산염기 정의

목차

1. 산과 염기

2. Arrhenius정의

3. Bronsted-Lowry원리

4. 물과 pH눈금

5. Lux-Flood의 정의

6. 산염기의 Lewis개념

7. Usanovich정의

8. HAHB-SASB

본문내용

르화이온의 경향을 “공생”(symbiosis)이라고 하였다. 비록 다른 인자들이 공생의 경향에 반대되게 작용하더라도, 그 효과는 무기화학에서 광범위하게 존재하며, 혼합된 치환기를 갖는 것보다 오히려 대칭적으로 치환된 화합물에 대한 경향을 설명하는데 도움을 준다.
§ 하아드와 소프트 성질의 이론적 근거
하아드-소프트 규칙은 기본적으로 화학적 성질을 예측하는데 실용적 규칙이지만 그 효과의 이론적 근거를 조사하는 것도 재미있다. 이것에 관하여 하아드-하아드나 소프트-소프트 상호작용의 세기에 영향을 주는 여러 가지 가능한 인자의 상대적 중요성에 대해서는 화학자들 사이에도 의견이 일치하지 않고 있다. 실제로 여러 가지 인자들은 특수한 상황에 따라 서로 다른 중요성을 가질 수도 있다.
하아드-하아드 상호작용에 대한 간단한 설명에 의하면 본래 정전기적 혹은 이온성 상호작용이라고 생각하게 된다. 대부분의 대표적인 하아드 산과 염기는 Li+, Na+, K+, F-, OH-처럼 이온결합을 형성한다고 생각하는 것들이다. 이온쌍의 정전기적 에너지, 또는 Madelung 에너지는 원자간 거리에 역 비례하므로 이온이 작을수록 하아드 산과 염기 사이의 인력은 더 크다. 정전기적 설명은 소프트-소프트 상호작용의 겉보기 안정도를 성명할 수 없으므로(큰 이온쌍의 Madelung 에너지는 상대적으로 작아야 한다.), 이 경우에 중요한 인자는 공유결합이라고 제안되었다. 이것은 전이금속 Ag, Hg 등과 관계가 있다. 왜냐하면 일반적으로 Ag-Cl과 같은 결합은 알칼리금속-Cl보다 훨씬 더 공유결합이기 때문이다. 이러한 점에서 편극력과 d전자의 편극도가 중요하다. 실제로 모든 소프트 산은 6개 이상의 d전자를 갖는 전이금속이고 d10전자배치(Ag+, Hg2+)를 갖는 것은 대단히 좋은 소프트 산이라고 지적하였다.20) 이러한 관점으로부터 소프트-소프트 상호작용의 편극효과는 Fajans의 아이디어(4장)21)와 현저한 차이가 있지만, 어떤 점에서는 비슷하다.6)
1) Kotz ＆ Treichel, Chemisitry ＆ Chemical Reactivity 최신일반화학[제3판], 1999,2,25 화학교재 편찬위원회 편
2) Br0nsted, J. N. Recl. Trav. chim. Pays-Bas 1923, 42, 718~728; Lowry, T. M. Chem. Ind. (London) 1923, 42, 43.
3) IUPAC는 다음의 내용을 권장하였다; proton이라는 말은, 1H 동위원소를 나타내었을 경우에만 사용되어야 한다. 그리고 더욱이 일반적인 hydron은 hydron donor에서와 같이 어디에서나 사용된다.
4) Lux, H.Z. Electrochem. 1939, 45, 303, Flood H.;Forland, T. Acta chem. Scand. 1947, L, 592~604, 781. Flood, H.; Forland, T.; Roald, B. Ibid. 1947, L, 790~798.
5) Smith, D. W. J. Chem. Educ. 1987, 64, 480~481
6) 저자:Huheey. Keiter. 역자:이광 외 5명. 자유아카데미. 1997,2,1 무기화학
7) Usanovich, M. Zuhr. Obschei Khim. 1939, 9, 182. Finston, H. L.; Rychtman, A. C. A New View of Current Acid-Base Theories; Willey: New York,1982
8) Irving, H.; Williams, R. J. P. J. Chem. Soc. 1953, 3192~3210
9) 화학시스템에서 Ti4+처럼 큰 전하를 갖는 불리 된 이온의 존재는 에너지적으로 볼 때 바람직하지 못하다. 그럼에도 불구하고 높은 형식산화 형태로 있는 원소와의 착물은 존재한다.
10) (a)와 (b) 기호는 임의적인 것이다.
11) Ahrland, S.; Chatt, J.; Davies, N. R. Quart. Rev. Chem. Soc. 1958, 12, 265~276. 또한 다음을 보라. Schwarzenbach, G. Experienitia Suppl. 1956, 5, 162
12) Pearson, R. G. J. Am. Chem. 1963, 85, 3533~3539
13) 일반적인 경우처럼 수용액에서의 평형을 연구한다면 모든 화학종은 수화되고 특히 산은 CH3Hg(H2O)+와 H3O+로 될 것이다. 이러한 형태의 평형에 대한 자료는 다음을 보라.
Schwarzenbach, G; Schellenberg, M. Helv. Chim. Acta, 1965, 48, 28.
14) 6)의 교재 표 9.8을 참고하시오. P383
15) 6)의 교재 그림 9.5를 참고하시오. P383
16) 산화-환원 반응식을 완성하는 일반적인 방법과 비슷하게 여기서도 약간 주의할 필요가 있다. 이것은 다만 형식적이지만 적당히 비교하여 확인할 필요가 있다. 현재의 예로서는 BF3의 형성은 형식적으로 B3++ 3F-라고 생각된다. 3개의 F-이온은 B3+을 하아드하게 만든다. 비슷한 예는 B3+ + 3H-= BH3-이다. 이때 소프트한 수소화이온은 B3+을 소프트하게 만든다. 작고 하아드한 양성자(H+)와 크고(r=208pm) 소프트한 수소화이온(H-)간의 차이를 구별하는 데 조심하여야 한다.
17) 단순한 BH3 분자는감지할 정도의 양으로 존재하지 않지만 항상 B2H6로 이합체화한다. 6)의교재 6장을 참고하시오.
18) 식 8.3은 트리플루오로메탄과 플루오로메탄 혼합물이 저절로 반응하여 테트라플루오로메탄과 메탄의 생성을 의미하는 것이 아니다. 만일 그 반응이 일어난다면 발열반응이다. 화학에 있어서 다른 많은 경우와 마찬가지로 이 경우에도 열역학적으로 진행하는 것이 반응속도론적 이유(적절한 반응메카니즘이 없다)로서 진행하지 않는다.
19) J0rgensen, C. K. Inorg. Chem. 1964, 3, 1201~1202.
20) Ahrland, S, Struct. Bonding(Berlin) 1966, 1, 207.
21) 6)의 교재 4장을 참고하시오.

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산,   염기,   Lewis,   Arrhenius,   Bronsted-Lowry,   HAHB-SASB